咱的《幹貨周記》有個特點：不會枯竭。
因為咱的内容，主要選自Roy的日常筆記（持續更新）。從模拟到數字，從技術到市場，從消費類到汽車電子... 都與實戰相關，素材源源不斷。
Roy“專業&市場”筆記一瞥
這次，咱聊個音頻話題：主動降噪（Active Noise Cancellation），簡稱ANC。其實，Roy在5年前的文章《這該死的噪音》中，就聊過“降噪”。
但當時隻是蜻蜓點水，稍微提了一嘴，但這期内容可不簡單，以輸出幹貨為主。（受限于篇幅，本次僅讨論耳機相關）
基本概念
下面我以光速，一句話闡述ANC的基本概念：它是用反相聲波，來抵消環境環境噪聲，讓聽者感到更安靜的一種技術。理想的ANC系統，通常會包含前饋和回報系統，可給人“一秒鐘沉入海底”之感。
通俗了解：上面提到的“反相聲波”，就是工程師造的一個“影分身”，用來抵消原始噪聲，理想情況下，二者戰鬥之後，能同歸于盡（一切歸于甯靜）。
Roy自制
說着容易，做着難。現實世界中，“本體”往往比“影分身”厲害，尤其是嘈雜環境下，工程師召喚出的“反相聲波”，通常會在前饋系統中實作，但它一般隻能抵消一部分噪聲能量，要想盡量多的幹掉噪聲，往往還需要更多屏障：回報系統。
網絡截圖，侵删
和“前饋系統”召喚的“影分身”不同，“回報系統”可沒那麼講究，也不在乎自己長得像不像噪聲，它更像個“大力士”，會用蠻力去對付被“影分身”抵消後的“殘餘噪聲”。但它會受系統聲學設計的制約，好的聲學設計，可讓它發揮出更大的力量。聲學設計（次級路徑）不佳，還要它使蠻力的話，會因相位裕度不足，而産生嘯叫。
需注意：ANC的勢力範圍，會受降噪深度和寬度的限制。最終呈現出的效果，取決于：聲學結構、電聲器件(Mic+Spkr)、降噪晶片（Codec+DSP）、以及“降噪深/寬度”與“心理聲學”的配合。
是以，你會見到很多宣稱降噪40dB的耳機，實際降噪效果還不如宣稱30dB的産品，你也會見到很多耳機，在OTA更新後，增強了穩定性，但降噪性能會變弱的情況...
實戰，揭開ANC的神秘面紗
下面，咱以一個基礎混合ANC系統為例，說說設計師們，到底是怎麼召喚噪聲“影分身”和“大力士”的。
圖1
根據第一性原理，咱可以把“如何搭建一個基礎ANC系統”簡化成：如何設計出FF Filter（“影分身”）和FB Filter(“大力士”)。
當然，想玩兒的更酷，還可以搭建多個前饋系統（多重影分身），甚至多回報系統（多位勇士），以及更智能自适應降噪系統，先不在這兒贅述。
圖2
為友善描述，咱先統一如下術語：
FF Filter：前饋濾波器，主要處理前饋麥克風信号。
FB Filter：回報濾波器，主要處理回報麥克風信号。
初級路徑（A2DRP）：外部噪聲傳到耳内的聲學路徑。
次級路徑(D2DRP)：耳機自身喇叭發生到耳内的聲學路徑。
A2FF：外部噪聲到FF麥的頻響。
A2FB：外部噪聲到FB麥的頻響。
造出“影分身”：
第零步，按類似圖2中描述，搭建好裝置，開啟麥克風和喇叭路徑；
第一步，基于PC+AP等裝置，讓消音室内的大喇叭發聲，同時記錄FF麥和FB麥，可得到：
① A2FF頻響
② A2FB頻響（≈A2DRP）
耳機的初級路徑(即P(z))特性即：②/①
第二步，讓耳機自身喇叭發聲，同時記錄FB麥，可得到：
③ D2FB頻響（≈D2DRP），此即其次級路徑 S(z)
至此，我們終于可以造出噪聲“影分身”了：
FF Filter = (②/①)*③，（相位上也可視為：②-①+③）
FF濾波器設計的優劣，會在很大程度上決定降噪寬度，以及下一關回報濾波器的相位裕度，如果聲學裕量不足，則降噪深度會受到掣肘。
召喚“大力士”：
大力士的作用是，對抗從“影分身”那裡活下來的殘餘噪聲，主要負責壓制低頻。這一步，說容易也容易，說難也難。
剛說了，FB Filter是個大力士，力大無窮，但如果在不當的情況下，使蠻力，反而會造成自激嘯叫，不安全。
仿真截圖
由于FB回報路徑的延遲很低，直接在低頻做反相（說白了就是乘負一），上擡之，再疊加噪聲即可。但要注意的是：上擡時别太嚣張，因為幅度在變化的同時，相位也在變，一不留神，次級路徑/回報系統可能就嘯叫了。
良好的聲學結構設計，在滿足FF Filter設計很給力的情況下，還能留給FB Filter足夠的裕量，做低頻反相上擡。能考慮到這點，系統設計就已足夠優秀了。
FB濾波器的設計，會決定降噪深度，以及整個系統的穩定性。很多時候的自激嘯叫，就是因為FB調的比較激進（大力士使勁太大），使得極點離機關圓太近，使用者使用時，稍微一改變聲學路徑（如戴耳機時搖頭晃腦、擠壓耳道），就可能造成極點逃逸到機關圓外，這不就自激了麽？
這一點咱在《幹貨周記：輕松搞懂“運放穩定性”和“零極點藝術”（番外篇4）》中也有講過。
小結 & Bug
光說不練假把式，下面是各個階段頻響常見的模樣：
小結下，極簡表達整個系統可近似為：
H(z)=P(z)*FF/(1+S(z)*FB)，其中P(z)為初級路徑，S(z)為次級路徑。
不知你發現沒有，其實上述分析過程，還有個Bug：就是我們前面測到的初級和次級路徑，都是在用FB麥克風的效果，近似耳内實際聽到的效果，這是不準确的(想一想為什麼？)，且千人千耳，不同人的DRP實際效果也是千差萬别。
這本身也是ANC業内的一大難題，但頂級玩家們，還是找到了一些方法，直接把“影分身之術”，變成了“穢土轉生”。
網絡搜尋，侵删
目前為止，隻有少數玩家，盡妥善地解決這個問題，也正是因為如此，它們的産品，也一直能保持技術産品制高點。
一邊是内卷的黑暗深淵，一邊是技術紅利的持續變現。
真刺激啊
End
Roy個人觀點，僅供參考